JP5573772B2 - Film forming method and a film forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対してシリコン酸化膜の成膜処理を施すための成膜方法及び成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for performing a film forming process of the silicon oxide film relative to the object to be processed such as a semiconductor wafer.

一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理等の各種の熱処理が行なわれる。 In general, the semiconductor wafer made of silicon substrate or the like for manufacturing semiconductor integrated circuits, deposition processes, etching processes, oxidation, diffusion, various heat treatments such as modifying process is performed. これらの熱処理はウエハを1枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の処理装置や複数枚のウエハを同時に処理する、いわゆるバッチ式の処理装置で行われる。 These heat treatment processes wafers one by one, at the same time to handle the processing device or a plurality of wafers of a so-called single wafer, performed by the processing apparatus of a so-called batch type. 上記各種の熱処理の内で、シリコン酸化膜を成膜する方法は、このシリコン酸化膜が半導体集積回路におけるトランジスタ素子のゲート絶縁膜やキャパシタや不揮発性のフローティングゲートの絶縁膜や層間絶縁膜等として多用されていることから頻繁に行われる。 Among the various heat treatment method for forming a silicon oxide film, the insulating film or interlayer insulating film of the floating gate of the gate insulating film or a capacitor, a nonvolatile transistor element the silicon oxide film in a semiconductor integrated circuit It is frequent since it is frequently used.

上記シリコン酸化膜を形成するには、一般的にはTEOSやシラン系ガスを原料として用い、CVD(Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition)法により成膜される。 To form the silicon oxide film is typically using TEOS and silane gas as a raw material, it is deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition) method or an ALD (Atomic Layer Deposition) method. また他の成膜方法としては、アモルファスシリコン膜を熱分解法又はCVD法により形成した後に酸素原子を含むガスと接触させてシリコン酸化膜を形成する手法も知られている(特許文献1)。 As another film formation method, an amorphous silicon film is also known technique for forming a silicon oxide film in contact with a gas containing oxygen atoms after forming by the thermal decomposition method or CVD method (Patent Document 1).

特開2006−066587号公報 JP 2006-066587 JP

ところで、半導体集積回路の高集積化、高微細化及び薄膜化の更なる要請がなされている結果、線幅やパターン幅やウエハ表面の凹凸幅がより微細化されており、これらの設計寸法を数十nm程度まで微細化することが求められている。 However, higher integration of semiconductor integrated circuits, a result of a further demand for high miniaturization and thinning have been made, uneven width of the line width and the pattern width and the wafer surface are finer, these design dimensions there is a demand for miniaturized to approximately several tens of nm.

そして、例えばウエハ表面の微細な凹凸面にシリコン酸化膜を堆積させて微細な凹部を埋め込むような処理も行われることもあるが、この場合、シリコン酸化膜自体の有する応力によって、上記凹凸面のパターンが変形する、といった問題が発生している。 Then, for example, a silicon oxide film is deposited on the fine uneven surface of the wafer surface that embed minute depressions processing is sometimes performed, but in this case, the stress of the silicon oxide film itself, of the uneven surface pattern is deformed, a problem has occurred. この点について詳しく説明すると、図6は表面に凹凸を有する半導体ウエハの表面にシリコン酸化膜を形成する時の状態を示す拡大図である。 To explain this point in detail, FIG. 6 is an enlarged view showing a state in which a silicon oxide film on the surface of a semiconductor wafer having an uneven surface. 図6(A)は例えばシリコン基板よりなる半導体ウエハWの一部を示す拡大図であり、このウエハWの表面には微細な凹部2及び凸部4が連続的に形成されている。 6 (A) is an enlarged view showing a part of a semiconductor wafer W made of silicon substrate, for example, this is the surface of the wafer W has minute depressions 2 and the convex portion 4 is continuously formed. これらの凹部2の幅L1や凸部4の幅L2は、共に20〜30nm程度、或いはそれ以下であり、非常に微細な寸法となっている。 Width L1 and width L2 of the convex portion 4 of the recess 2 are both 20~30nm about, or is at less, and has a very fine dimensions.

そして、上記したようなウエハWの凹凸表面に通常の熱CVD法や原料ガスと反応ガスとを交互に流して成膜するALD法等を用いて、図6(B)に示すように、シリコン酸化膜6を形成すると、このシリコン酸化膜6の有する応力によって上記凸部4が折れ曲がったりして凹凸パターンが変形してしまう、といった問題があった。 Then, using an ALD method for depositing by flowing the above-mentioned such a uneven surface of the wafer W with conventional thermal CVD method or a material gas and a reactive gas are alternately, as shown in FIG. 6 (B), silicon When forming the oxide film 6, a concavo-convex pattern or crimped is the convex portion 4 has a problem, deformed by stress of the silicon oxide film 6.

このように、凹凸パターンが変形すると、隣り合う凸部4同士が接触して短絡が生じたり、或いは凹部2内を十分に埋め込むことができなくなる、という不都合があった。 Thus, when the uneven pattern is deformed, or a short circuit in contact with the convex portions 4 adjacent to each other occurs, or it is impossible to fill the recesses 2 sufficiently, there is a disadvantage that. 特に、シリコン上にALD法やCVD法によりシリコン酸化膜を成膜した場合には、結晶核が分散的に成長する傾向が生ずることから、表面粗さを示すラフネスが悪化する、といった問題があった。 In particular, in the case where the silicon oxide film was deposited by an ALD method or a CVD method on the silicon, since the tendency of crystal nuclei grow distributed occurs exacerbated the roughness of a surface roughness, there is a problem It was.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。 The present invention focuses on the problems described above, it was conceived in order to effectively solve the problem. 本発明は、被処理体の表面に高密度で且つ高い応力のシリコン酸化膜を形成することが可能な成膜方法及び成膜装置である。 The present invention is a film forming method and a film forming apparatus capable of forming a silicon oxide film of high density and high stress on the surface of the object.

請求項1に係る発明は、処理容器内で被処理体の表面にシリコン酸化膜を形成する成膜方法において、前記処理容器内へシラン系ガスとしてアミノシラン系ガス又は高次シランガスよりなるシードガスを供給して前記被処理体の表面に前記シードガスを吸着させることにより前記シードガスの吸着層を形成する吸着工程と、前記処理容器内へ原料ガスであるシリコン含有ガスと不純物を含む添加ガスとを供給して前記不純物の添加されたシリコン膜を形成する膜形成工程と、前記シリコン膜を酸化してシリコン酸化膜に変換する酸化工程とを有し、前記吸着工程と前記膜形成工程と前記酸化工程の各工程を、この順序で繰り返し行うようにすると共に前記各工程間に前記処理容器内の残留雰囲気を排出するパージ工程を行なうようにしたこと The invention according to claim 1, in the film forming method for forming a silicon oxide film on the surface of the object to be processed in a processing chamber, supplying a Shidogasu consisting aminosilane-based gas or higher order silane gas as a silane-based gas into the processing chamber the supply and suction step of forming an adsorption layer of the Shidogasu by adsorbing the Shidogasu the surface of the object, and an additive gas comprising a silicon-containing gas and impurities as a source gas into the processing vessel and a film forming step of forming an added silicon film of the impurity Te, and an oxidation step of converting by oxidation of the silicon film on a silicon oxide film, the adsorption step and the film forming step and the oxidation step each step, wherein it has to perform a purge process of discharging the residual atmosphere in the processing chamber between each step as well as to perform repeatedly in this order 特徴とする成膜方法である。 It is a film forming method which is characterized.

これにより、被処理体の表面に高密度で且つ高い応力のシリコン酸化膜を形成することが可能となり、この結果、例えば被処理体の表面に微細な凹凸パターンが存在した場合には、その凹凸パターンが変形することを抑制することが可能となる。 Thus, it is possible to form a silicon oxide film of high density and high stress on the surface of the object, as a result, for example, when the surface of the object is fine concavo-convex pattern was present, the unevenness it is possible to prevent the pattern is deformed.

請求項7に係る発明は、被処理体の表面にシリコン酸化膜を形成する成膜装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記処理容器内へガスを供給するガス供給手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の成膜方法を実施するように装置全体を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。 The invention according to claim 7, holding means for holding the film forming device for forming a silicon oxide film on the surface of the object, and an exhaust capable made a processing vessel, the object to be processed in the processing chamber; a gas supply means for supplying gas into the process container, a heating means for heating the object to be processed, the entire apparatus to perform the film forming method according to any one of claims 1乃Itaru 6 and control means for controlling a film forming apparatus characterized by comprising a.

本発明の成膜方法及び成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。 According to the film forming method and film forming apparatus of the present invention can exhibit excellent effects and advantages as follows.
被処理体の表面に高密度で且つ高い応力のシリコン酸化膜を形成することが可能となり、この結果、例えば被処理体の表面に微細な凹凸パターンが存在した場合には、その凹凸パターンが変形することを抑制することができる。 It is possible to form a silicon oxide film of high density and high stress on the surface of the object, as a result, for example, when the fine concave-convex pattern on the surface of the object was present, its uneven pattern deformation it can be suppressed to.

本発明の成膜装置の一例を示す構成図である。 Is a block diagram showing an example of a film formation apparatus of the present invention. まずこの成膜装置について説明する。 First described the film forming apparatus. 本発明方法の各工程を示すフローチャートである。 Is a flow chart showing the steps of the method of the present invention. 各ガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。 Is a timing chart showing the timing of supply of the gas. 本発明方法の各工程の処理態様を模式的に示す図である。 The process aspects of each step of the present method is a diagram schematically illustrating. 本発明方法と比較例を用いて成膜した時の評価結果を模式的に示す図である。 The evaluation results when deposited using the present invention and comparative example method is a diagram schematically illustrating. 表面に凹凸を有する半導体ウエハの表面にシリコン酸化膜を形成する時の状態を示す拡大図である。 Is an enlarged view showing a state in which a silicon oxide film on the surface of a semiconductor wafer having an uneven surface. シリコン膜の膜厚を変えた時と成膜温度を変えた時の膜ストレスの結果を示すグラフである。 Is a graph showing the results of the film stress when a with varying deposition temperature when changing the thickness of the silicon film.

以下に、本発明に係る成膜方法及び成膜装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter will be described in detail based on an embodiment of a film forming method and a film forming apparatus according to the present invention in the accompanying drawings. 図1は本発明の成膜装置の一例を示す構成図である。 Figure 1 is a block diagram showing an example of a film formation apparatus of the present invention. まずこの成膜装置について説明する。 First described the film forming apparatus. 図示するように、この成膜装置12は下端が開放された円筒体状になされた処理容器14を有している。 As illustrated, the film forming apparatus 12 has a processing container 14 was made in a cylindrical body shape that the bottom end is open. この処理容器14は、例えば耐熱性の高い石英を用いることができる。 The processing container 14 may be used, for example high heat resistance quartz.

この処理容器14の天井部には、開口された排気口16が設けられると共に、この排気口16に例えば直角に横方向へ屈曲された排気ノズル18が連設されている。 The ceiling portion of the processing container 14, together with the exhaust port 16 is opened is provided, the exhaust nozzle 18 which is bent laterally at a right angle, for example, in the exhaust port 16 is continuously provided. そして、この排気ノズル18には、途中に圧力制御弁20や真空ポンプ22等が介設された排気系24が接続されており、上記処理容器14内の雰囲気を真空排気できるようになっている。 Then, the exhaust nozzle 18, which is middle is connected to a pressure control valve 20 and the exhaust system 24 to the vacuum pump 22 or the like is interposed, the atmosphere in the processing container 14 to be evacuated . 尚、処理態様によって、処理容器14内は真空雰囲気や略常圧の雰囲気にすることができる。 Incidentally, the processing mode, the processing vessel 14 can be an atmosphere of vacuum or substantially atmospheric pressure.

上記処理容器14の下端は、例えばステンレススチール製の筒体状のマニホールド26によって支持されており、このマニホールド26の下方より多数枚の被処理体としての半導体ウエハWを多段に載置して保持する保持手段としての石英製のウエハボート28が昇降可能に挿脱自在になされている。 The lower end of the processing container 14, for example of stainless steel are supported by cylindrical-shaped manifold 26, the semiconductor wafer W as a large number of the object to be processed from the lower side of the manifold 26 is placed in multiple stages holding quartz wafer boat 28 as a holding means for have been made freely vertically movable insertion and removal. 上記処理容器14の下端と上記マニホールド26の上端との間には、Oリング等のシール部材30が介在されて、この部分の気密性を維持している。 Between the upper end of the lower end and the manifold 26 of the processing container 14, the sealing member 30 such as an O-ring is interposed, it maintains the airtightness of this portion. 本実施例の場合において、このウエハボート28には、例えば50枚程度の直径が300mmのウエハWを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。 In the case of this embodiment, the wafer boat 28, for example, about 50 sheets of a diameter adapted to be supported on multiple stages at substantially regular intervals in the wafer W of 300 mm.

このウエハボート28は、石英製の保温筒32を介してテーブル34上に載置されており、このテーブル34は、マニホールド26の下端開口部を開閉する蓋部36を貫通する回転軸38の上端に支持される。 The wafer boat 28 via a quartz insulating cylinder 32 is placed on a table 34, the table 34 has an upper end of the rotary shaft 38 which penetrates a lid 36 for opening and closing the lower end opening of the manifold 26 It is supported by the. そして、上記蓋部36に対する回転軸38の貫通部には、例えば磁性流体シール40が介設され、この回転軸38を気密にシールしつつ回転可能に支持している。 Then, the through portion of the rotary shaft 38 relative to the cap portion 36, for example, a magnetic fluid seal 40 is interposed, rotatably supports while sealing the rotary shaft 38 airtightly. また、蓋部36の周辺部とマニホールド26の下端部には、例えばOリング等よりなるシール部材42が介設されており、処理容器14内のシール性を保持している。 Further, the lower end of the peripheral portion and the manifold 26 of the lid 36, for example, O and sealing member 42 of the ring or the like is interposed, are kept sealed in the processing vessel 14.

上記した回転軸38は、例えばボートエレベータ等の昇降機構44より延びるアーム46の先端に取り付けられており、ウエハボート28及び蓋部36等を一体的に昇降できるようになされている。 Rotary shaft 38 described above is attached at the end of an arm 46 extending from the elevating mechanism 44 such as a boat elevator, and is adapted to be integrally lift the wafer boat 28 and lid 36, and the like. 尚、上記テーブル34を上記蓋部36側へ固定して設け、ウエハボート28を回転させることなくウエハWの処理を行うようにしてもよい。 Incidentally, the table 34 is provided and fixed to the cap portion 36 side may perform the processing of the wafer W without rotating the wafer boat 28.

上記処理容器14の側部には、これを取り囲むようにして例えばカーボンワイヤ製のヒータよりなる加熱手段48が設けられており、この内側に位置する上記半導体ウエハWを加熱し得るようになっている。 The side portion of the processing container 14 and so as to surround this example the heating means 48 consisting of a heater made of carbon wire is provided, the semiconductor wafer W is positioned in the inside so as be heated there. またこの加熱手段48の外周には、断熱材50が設けられており、この熱的安定性を確保するようになっている。 The outer periphery of the heating means 48, the heat insulating material 50 is provided, so as to ensure the thermal stability. そして、上記マニホールド26には、各種のガスをこの処理容器14内へ導入して供給するためのガス供給手段52が設けられている。 Then, the manifold 26, a gas supply means 52 for supplying and introducing various gases into the processing vessel 14 is provided. 具体的には、ガス供給手段52として、このマニホールド26の側壁を貫通させて、図示例では6本のガスノズル54A、54B、54C、54D、54E、54Fが設けられている。 Specifically, as the gas supply means 52, by penetrating the side wall of the manifold 26, six gas nozzles 54A in the illustrated example, 54B, 54C, 54D, 54E, 54F are provided.

各ガスノズル54A〜54Fは、処理容器14内を上方に沿って延びており、その長さ方向に沿って所定の間隔で多数のガス噴射孔55A、55B、55C、55D、55E、55Fがそれぞれ設けられ、各ガス噴射孔55A〜55Fから水平方向に向けてそれぞれのガスを放出できるようになっている。 Each gas nozzle 54A~54F extends along the inside of the processing chamber 14 upward, is provided a plurality of gas injection holes 55A at predetermined intervals along its length, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F, respectively It is, and to be able to release the respective gas toward the horizontal direction from the gas injection holes 55A~55F.

ここでは一例として、ガスノズル54Aからはシラン系ガスよりなるシードガスが、ガスノズル54Bからは原料ガスであるシリコン含有ガスが、ガスノズル54Cからは不純物を含む添加ガスが、ガスノズル54Dからは水素ガスが、ガスノズル54Eからは酸素ガスが、ガスノズル54Fからはパージガスが、それぞれ必要に応じて、且つ流量制御可能に供給できるようになっている。 Here, as an example, Shidogasu consisting silane gas from the gas nozzle 54A is a silicon-containing gas from the gas nozzle 54B is a raw material gas, additive gas from the gas nozzle 54C containing impurities, hydrogen gas from the gas nozzle 54D, nozzle oxygen gas from 54E is, purge gas from the gas nozzle 54F is optionally respectively, and to be able to flow controllably supply. 具体的には、上記各ガスノズル54A〜54Fには、マスフローコントローラのような流量制御器や開閉弁を含んだガス制御ユニット56A〜56Fがそれぞれ接続されている。 Specifically, each of the above-mentioned nozzles 54A~54F, gas control unit 56A~56F are connected including a flow controller and on-off valve, such as a mass flow controller.

このように構成された成膜装置12の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段60により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体62に記憶されている。 Overall operation of the thus constituted film-forming apparatus 12 is, for example, adapted to be controlled by the control means 60 consisting of computer, computer program that performs this operation is stored in the storage medium 62 there. この記憶媒体62は、例えばフレキシブルディスク、CD(Compact Disc)、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはDVD等よりなる。 The storage medium 62 is, for example, a flexible disk, CD (Compact Disc), a hard disc, a flash memory, or a DVD or the like. 具体的には、この制御手段60からの指令により、各ガスの供給の開始と停止及びガス流量をそれぞれ個別に制御できるようになっている。 Specifically, by a command from the control unit 60, which is started and stopped and the gas flow rates of supply of each gas to each can be individually controlled.

次に、以上のように構成された成膜装置12を用いて行なわれる本発明の成膜方法について説明する。 Next, the film formation method of the present invention which is performed using the deposition apparatus 12 constructed as described above will be described.
まず、例えばシリコンウエハよりなる半導体ウエハWがアンロード状態で成膜装置12が待機状態の時には、処理容器14はプロセス温度より低い温度に維持されており、常温の多数枚、例えば50枚のウエハWが載置された状態のウエハボート28を処理容器14内にその下方より上昇させてロードし、蓋部36でマニホールド28の下端開口部を閉じることにより処理容器14内を密閉する。 First, for example, when a silicon wafer semiconductor wafer W of the film forming apparatus 12 waiting in the unload state, the processing container 14 is maintained lower than the process temperature temperature, large number of normal temperature, for example 50 wafers W is loaded is raised from below the wafer boat 28 in the placed state into the processing vessel 14 to seal the inside of the processing vessel 14 by closing the lower end opening of the manifold 28 with the cover portion 36.

そして、処理容器14内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段48への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させて成膜用のプロセス温度、すなわちシードガスの吸着温度まで昇温して安定させ、その後、各処理工程を行なう毎に必要とされる所定の処理ガスを流量制御しつつガス供給手段52のガスノズル54A〜54Fから処理容器14内へ供給する。 Then, the processing container 14 while maintaining in vacuum at a predetermined process pressure, by increasing the power supplied to the heating means 48, the process temperature for film formation by the wafer temperature is raised, i.e. Shidogasu adsorption to stabilize the temperature was raised up to temperature and then supplies a predetermined process gas required for each performing each process to flow while controlling the gas supplying means 52 of the gas nozzle 54A~54F from the processing chamber 14.

この処理ガスは各ガス噴射孔55A〜55Fより水平方向へ向けて放出されて、回転しているウエハボート28に保持されているウエハWと接触してウエハ表面に対して対応する処理が施されることになる。 The process gas is discharged toward the horizontal direction from each gas injection hole 55A~55F, corresponding processing for the wafer surface in contact with the wafer W held by the wafer boat 28 that is rotating is performed It becomes Rukoto. そして、この処理ガス、或いは反応により生成したガスは処理容器14の天井部の排気口16から系外へ排気されることになる。 Then, the process gas, or gas produced by the reaction will be exhausted from the exhaust port 16 of the ceiling portion of the processing chamber 14 to the outside of the system.

次に、具体的に半導体ウエハWの表面に施される各処理について図2乃至図4も参照して説明する。 Next, specific for each treatment applied to the surface of the semiconductor wafer W will be described with reference also FIGS. ここでは成膜方法について説明する。 Here, a description will be given of a film forming method. 図2は本発明方法の各工程を示すフローチャート、図3は各ガスの供給のタイミングを示すタイミングチャート、図4は本発明方法の各工程の処理態様を模式的に示す図である。 Figure 2 is a flow chart showing the steps of the method of the present invention, FIG. 3 is a diagram schematically showing the process aspects of each step in the timing chart, Figure 4 how the present invention showing the timing of supply of the gas. ここでは被処理体である半導体ウエハWの表面にシリコン酸化膜を形成する。 Here, a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer W as an object to be processed. 具体的には、本発明は、上記処理容器14内へシラン系ガスよりなるシードガスを供給して上記被処理体Wの表面に前記シードガスを吸着させる吸着工程と、上記処理容器14内へ原料ガスであるシリコン含有ガスと不純物を含む添加ガスとを供給して上記不純物の添加されたシリコン膜を形成する膜形成工程と、上記シリコン膜を酸化してシリコン酸化膜を形成する酸化工程とを有し、上記各工程を上記順序で繰り返し行うようにしている。 Specifically, the present invention includes an adsorption step of adsorbing the Shidogasu on the surface of the workpiece W by supplying Shidogasu consisting silane-based gas into the processing container 14, a raw material gas into the processing vessel 14 Yes and film forming step of forming an added silicon film of the impurity and an additive gas comprising a silicon-containing gas and the impurity is supplied, an oxidation step to form a silicon oxide film by oxidizing the silicon film is and, the above steps so that repeated in above sequence.

上記半導体ウエハWとしては、例えば先に図6を参照して説明したようなシリコン基板が用いられる。 As the semiconductor the wafer W, a silicon substrate as described with reference is used to, for example, FIG earlier. すなわち、この半導体ウエハWの表面には、例えば先に図6を参照して説明したように、凹部2や凸部4が形成されて凹凸面となっている。 That is, this semiconductor wafer W of, for example, as described above with reference to FIG. 6, are recess 2 and protrusions 4 are formed has an uneven surface. その凹部2の幅L1や凸部4の幅L2は、共に20〜30nm程度、或いはそれ以下の寸法であり、アスペクト比は例えば1〜20程度である。 Width L1 and convex width L2 of 4 of the recess 2 are both 20~30nm about, or a less dimension, an aspect ratio of 1 to 20, for example, about.

まず、図3(A)及び図4(A)にも示すように、処理容器14内にシラン系ガスよりなるシードガスを供給してこの半導体ウエハWの表面にシードガスを吸着させる吸着工程を行う(図2のS1)。 First, as shown also in FIGS. 3 (A) and FIG. 4 (A), the performing adsorption step a of adsorbing Shidogasu the surface of the semiconductor wafer W by supplying Shidogasu consisting silane-based gas into the processing vessel 14 ( S1 in Figure 2). これにより、ウエハWの表面にシードガスの吸着層70が形成される。 Thus, the adsorption layer 70 of Shidogasu on the surface of the wafer W is formed. この吸着層70の厚さは、シードガスの分子レベルの厚さ程度であって、例えば0.1nm程度の厚さであり、下地の種類に関係なく、ウエハWの表面にほぼ均一に吸着されることになる。 The thickness of the adsorbent layer 70 is a thickness of approximately molecular level Shidogasu, for example of the order of 0.1nm thickness, regardless of the type of underlying, it is substantially uniformly adsorbed on the surface of the wafer W It will be. 特に図6における凹部2内の側面や底面にもほぼ均一に吸着されることになる。 In particular it will be substantially uniformly adsorbed to the side or bottom of the recess 2 in FIG. この吸着層70は、次工程の膜形成時のシード膜として機能する。 The adsorption layer 70 serves as a seed film during film formation in the subsequent step.

上記シードガスは、ガス供給手段52のガスノズル54Aの各ガス噴射孔55Aより処理容器14内へ流量制御されつつ噴射して供給される。 The Shidogasu is supplied by spraying while being flow controlled to from the processing chamber 14 the gas injection holes 55A of the gas nozzle 54A of the gas supply means 52. このシードガスのシラン系ガスとして、ここでは例えばアミノシラン系ガスが用いられ、具体的にはトリスジメチルアミノシラン(TDMAS)が用いられる。 As the silane-based gas of this Shidogasu drawn here, for example, aminosilane-based gas, specifically tris (dimethylamino) silane (TDMAS) is used. この時のプロセス条件は、プロセス温度が300〜600℃の範囲内、プロセス圧力が0.1〜5Torr(1Torr=133.3Pa)の範囲内、シードガスの流量が10〜500sccmの範囲内である。 The process conditions at this time, within the process temperature is 300 to 600 ° C., in the range process pressure 0.1~5Torr of (1 Torr = 133.3 Pa), the flow rate of Shidogasu is in the range of 10 to 500 sccm. また、プロセス時間が10〜300secの範囲内である。 Also, the process time is in the range of 10~300Sec. このシラン系ガスの供給の目的の1つは、後工程で形成されるシリコン膜のラフネスの改善にある。 One purpose of the supply of the silane-based gas is to improve the roughness of the silicon film to be formed in a later step.

次に、図3(B)、図3(C)及び図4(B)にも示すように、処理容器14内へ原料ガスであるシリコン含有ガスと不純物を含む添加ガスとを供給して不純物の添加されたシリコン膜72を形成する膜形成工程を行う(図2のS2)。 Next, FIG. 3 (B), the FIG. 3 (C) and FIG. 4 (B) to also as shown, impurity by supplying an additive gas comprising a silicon-containing gas and impurities as a source gas into the processing vessel 14 performing of the added film forming step of forming a silicon film 72 (S2 in FIG. 2). ここでは上記原料ガスであるシリコン含有ガスと添加ガスとが熱分解反応してシリコン膜72が形成されることになり、この際、先のシードガスの吸着層70がシードとなってシリコン膜72が成長して行くことになる。 Here will be the silicon-containing gas and the additive gas are the raw material gas is a silicon film 72 by the thermal decomposition reaction is formed, this time, the silicon film 72 adsorption layer 70 of the previous Shidogasu becomes the seed It will be going to grow. ここでガスの供給方法は、原料ガスであるシリコン含有ガスと添加ガスの同時供給でもよいし、交互供給でもよい。 Wherein the method of supplying gas may be a co-feed of the silicon-containing gas and the additive gas is a source gas may be alternately supplied. また図3(C)の破線に示すように原料ガスの供給の前から添加ガスの供給を開始して原料ガスの供給停止後まで供給するようにしてもよい。 The may be from a previous supply of the source gas to start the supply of additional gas supplies until after stop of the supply of the raw material gas as shown in broken line in FIG. 3 (C).

また、成膜の際に、添加ガスが熱分解されて、この添加ガス中の不純物の一部が上記シリコン膜72中に取り込まれることになる。 At the time of film formation, the additive gas is thermally decomposed, a part of the impurities of the additive gas is to be incorporated into the silicon film 72. このように、成膜の際には、上述のように不純物が取り込まれることにより、堆積膜の結晶化を抑えてアモルファス状態のシリコン膜72を形成することができ、これと同時に、表面のラフネスが悪化しないようにしている。 Thus, during the film formation, due to impurities being taken as described above, by suppressing the crystallization of the deposited film can be formed a silicon film 72 in an amorphous state, and at the same time, the roughness of the surface There has been so as not to worsen.

上記原料ガスはガス供給手段52のガスノズル54Bの各ガス噴射孔55Bより処理容器14内へ流量制御されつつ噴射して供給され、上記添加ガスはガスノズル54Cの各ガス噴射孔55Cより処理容器14内へ流量制御されつつ噴射して供給される。 The raw material gas is supplied to the injection being flow controlled to from the processing chamber 14 the gas injection holes 55B of the nozzle 54B of the gas supply means 52, the additive gas is the gas of the gas nozzle 54C injection holes 55C from the processing vessel 14 supplied by spraying while being flow control to.

この原料ガスであるシリコン含有ガスとしては、シラン系ガスを用いることができ、ここではモノシランを用いている。 As the silicon-containing gas as a source gas, it is possible to use a silane-based gas, is used here monosilane. また上記添加ガスとしては、酸化窒素系ガスの一種であるN Oガスを用いている。 Further Examples of the additive gas, and by using N 2 O gas which is a kind of nitric oxide-containing gas. この場合、N Oガス中の酸素成分が不純物となってこの酸素が僅かな量だけシリコン膜72中に取り込まれることになる。 In this case, the oxygen component of the N 2 O gas is that the oxygen becomes impurities are incorporated into the silicon film 72 by a small amount. そして、N Oガス中の窒素成分はガスとなって排気されて行く。 Then, nitrogen component of N 2 O gas is gradually evacuated by a gas. このように、シリコン膜72中に僅かな量だけ不純物として例えば酸素成分が取り込まれることにより、上述したように堆積する膜の結晶化が抑制されて、しかもグレインサイズも微細化されてラフネスを改善させることが可能となる。 Thus, by example, an oxygen component as an impurity by a small amount in the silicon film 72 is taken, is suppressed crystallization of the film deposited as described above, moreover improve be miniaturized roughness grain size it is possible to.

この時のプロセス条件は、プロセス温度が500〜600℃の範囲内、プロセス圧力が0.1〜1Torrの範囲内、原料ガスであるシリコン含有ガスの流量が50〜5000sccmの範囲内、添加ガスの流量が5〜50sccmの範囲内である。 The process conditions at this time, within the process temperature is 500 to 600 ° C., the process pressure is in the range of 0.1~1Torr, the flow rate of the silicon-containing gas as a source gas in the range of 50~5000Sccm, the additive gas the flow rate is within the range of 5~50sccm. またプロセス時間が10〜300secの範囲内である。 Also within the scope process time is 10~300Sec. また、ここで形成されるシリコン膜72の厚さは、例えば0.5〜2nmの範囲内である。 The thickness of the silicon film 72 formed here, for example in the range of 0.5 to 2 nm.

次に、図3(D)、図3(E)及び図4(C)にも示すように、上記シリコン膜72を全部酸化することによりシリコン酸化膜74を形成する酸化工程を行う(S3)。 Next, FIG. 3 (D), the as shown in FIG. 3 (E) and FIG. 4 (C), the performing an oxidation process to form a silicon oxide film 74 by oxidizing all the silicon film 72 (S3) . これにより、上記シリコン膜72は全て酸化膜に変換されることになる。 Thus, the silicon film 72 will be converted into any oxide film. ここでは上記酸化工程として酸素の活性種を用いた酸化処理を行っている。 Here is performing an oxidation treatment using oxygen active species as the oxidation step. この酸化処理の方法としては、酸素プラズマを用いる方法やオゾン(O )を用いる方法やH ガスとO ガスとを減圧雰囲気下で反応させて酸素ラジカルと水酸基ラジカルとを発生する方法等が存在するが、ここではH ガスとO ガスとを用いて酸素ラジカルと水酸基ラジカルとを発生させる方法が採用されている。 As a method for this oxidation process, a method and a method and H 2 gas and O 2 gas using a method or ozone using oxygen plasma (O 3) is reacted under a reduced pressure atmosphere for generating oxygen radicals and hydroxyl radicals and the like Although but present, wherein the method of generating oxygen radicals and hydroxyl radicals are employed with H 2 gas and O 2 gas. ここでガスの供給方法は、H ガスとO ガスの同時供給でもよいし、交互供給でもよい。 Supply method wherein the gas may be a co-feed of H 2 gas and O 2 gas, may be alternately supplied. また図3(E)の破線に示すようにH ガスの供給の前からO ガスの供給を開始してH ガスの供給停止後まで供給するようにしてもよい。 Or may be supplied from a previous supply of the H 2 gas to start the supply of O 2 gas until after stop of the supply of H 2 gas as shown in broken line in FIG. 3 (E).

具体的には、H ガスはガス供給手段52のガスノズル54Dの各ガス噴射孔55Dより処理容器14内へ流量制御されつつ噴射して供給され、上記O ガスはガスノズル54Eの各ガス噴射孔55Eより処理容器14内へ流量制御されつつ噴射して供給される。 Specifically, H 2 gas is supplied to the injection being flow control to each gas injection hole 55D from the processing vessel 14 of the gas nozzle 54D of the gas supply means 52, the gas injection hole of the O 2 gas nozzle 54E 55E is supplied by spraying while being flow controlled to from the processing vessel 14. この時のプロセス条件は、プロセス温度が500〜600℃の範囲内、プロセス圧力が0.1〜10Torrの範囲内であって、好ましくは1Torr以下、H ガスの流量が100〜1000sccmの範囲内、O ガスの流量が500〜5000sccmの範囲内である。 The process conditions at this time, within the process temperature is 500 to 600 ° C., in a range process pressure of 0.1 to 10 Torr, preferably 1Torr or less, within the flow rate of H 2 gas is 100~1000sccm , the flow rate of O 2 gas is in the range of 500~5000Sccm. ここで上記吸着工程の温度T1と膜形成工程の温度T2と酸化工程の温度T3はそれぞれ異なっていてもよいが、スループット向上のためには全て同一の温度に設定するのが好ましい。 Wherein the temperature T3 of the temperature T2 and the oxidation step of the temperature T1 and the film formation step of the adsorption process may be different from each other, preferably set all for throughput, the same temperature. また、上記吸着工程と膜形成工程と酸化工程の各工程との間には、処理容器14内の残留雰囲気を排出するパージ工程を行ってもよいし、行わなくてもよい。 Also, between each step of the adsorption process and the film forming step and the oxidation step may be carried out a purge process of discharging the residual atmosphere in the processing vessel 14, it may not be performed. 更に、ある吸着工程の開始から次の吸着工程の開始までが1サイクルとなる。 Furthermore, from the start of one adsorption step to the beginning of the next adsorption step becomes 1 cycle.

このように、減圧雰囲気下にて水素と酸素とを別々に処理容器14内へ導入することにより、特開2004−039990号公報にも示されたように、ウエハWの直近にて以下のような水素の燃焼反応が進行する。 Thus, by introducing into hydrogen and oxygen and separately process vessel 14 under a reduced pressure atmosphere, as also shown in JP-A-2004-039990, as follows in the last wafer W combustion reaction of hydrogen proceeds such. 尚、下記の式中において*印を付した化学記号はその活性種を表す。 The chemical symbols marked with an asterisk in the formula below represents the active species.
+O → H*+HO H 2 + O 2 → H * + HO 2
+H* → OH*+O* O 2 + H * → OH * + O *
+O* → H*+OH* H 2 + O * → H * + OH *
+OH* → H*+H H 2 + OH * → H * + H 2 O

このように、H 及びO を別々に処理容器14内に導入すると、水素の燃焼反応過程中においてO*(酸素活性種)とOH*(水酸基活性種)とH O(水蒸気)が発生し、これらによりウエハ表面のシリコン膜72の酸化が行なわれてシリコン酸化膜74が形成される。 Thus, when introduced into the H 2 and O 2 separately processing vessel 14, the combustion reaction in the course of hydrogen O * (active oxygen species) and OH * (the active hydroxyl species) H 2 O (water vapor) is occurs, oxidation of the silicon film 72 of the wafer surface is performed silicon oxide film 74 is formed by these. この様に活性酸化種を含むガスを用いて酸化する理由は、500〜600℃という比較的低温で酸化することにより、シリコン膜形成温度に近付け一連の操作を同一の処理容器内で行なう場合、温度変更時間を少なくすることができるためである。 The reason for oxidation using a gas containing an active oxidizing species in this manner, by oxidizing at a relatively low temperature of 500 to 600 ° C., when performing a series of operations close to the silicon film formation temperature in the same processing container, This is because it is possible to reduce the temperature change time. またデバイス製造のサーマルバジェトの低減にも効果がある。 The it is also effective in reducing thermal Valle bets device fabrication.

次に、上記ステップS1〜S3を、この順序で所定の回数だけ繰り返し行ったか否かが判断され(S4)、”NO”の場合には(S4のNO)、ステップS1に戻って上記各ステップS1〜S3を再度行う。 Then, the above steps S1 to S3, each step back to (NO in S4), step S1 is the case whether or not repeated in this order a predetermined number of times is determined (S4), "NO" perform S1~S3 again. そして、ステップS1〜S3を繰り返してこのサイクルを所定の回数行ったならば(S4のYES)、成膜処理を終了することになる。 Then, if this cycle was repeated a predetermined number of times by repeating steps S1 to S3 (S4 YES in) will end the film forming process. 上記ステップS1〜S3の繰り返し回数(サイクル数)は、成膜すべき膜厚にもよるが、例えば25〜100回程度であり、この時に得られるシリコン酸化膜74の膜厚は、例えば5〜20nmの範囲内である。 Number of repetitions of the steps S1 to S3 (number of cycles), depending on the film thickness to be deposited, for example, about 25 to 100 times, the thickness of the silicon oxide film 74 obtained at this time, for example 5 it is within the range of 20nm.

これにより、図6において示した凹部2内が十分に埋め込まれた状態でシリコン酸化膜74を形成することができる。 This makes it possible to the recess 2 shown in FIG. 6 to form a silicon oxide film 74 in a state embedded in the well. また、このように形成されたシリコン酸化膜74の膜質は非常に高密度であり、しかも膜自体の応力を例えば約200MPa以上にまで向上させることができた。 Further, the film quality of the silicon oxide film 74 thus formed is very dense, yet could be improved up to the stress of the film itself or for example about 200 MPa. この点に関して、従来の熱CVD法やALD法等の化学気相法により成膜したシリコン酸化膜の応力はせいぜい100MPa程度なので、膜自体の応力を従来の成膜方法で形成したシリコン酸化膜よりも、ほぼ2倍以上向上させることができた。 In this regard, since the stress of the silicon oxide film formed by chemical vapor deposition, such as a conventional thermal CVD method or ALD method that most about 100 MPa, a silicon oxide film stress of the film itself was formed by a conventional film forming method also, it could be improved substantially more than twice.

この結果、成膜途中で図6に示すように、凸部4の側面、すなわち凹部2の内壁面に堆積するシリコン酸化膜自体の応力を上述のように2倍以上向上させることができるので、凸部4の両側面が応力の大きいシリコン酸化膜により強固に突っ張られた状態になり、この凸部4が屈曲したり変形したりすることを阻止して凹凸パターンが変形することを防止することができる。 As a result, as shown in FIG. 6 is being formed, the side surface of the protrusion 4, that is, the silicon oxide film itself stress accumulated on the inner wall surface of the concave portion 2 can be improved 2 times or more as described above, that both sides of the convex portion 4 is in the state it was Tsuppara strengthened by large silicon oxide film stress, preventing the uneven pattern by preventing the convex portion 4 or deformed bending deformation can.

また、成膜に先立って、吸着工程でシードガスをウエハWの表面に均一に吸着させるようにしたので、シリコン膜形成工程において分散的に、薄膜が付着することを防止することができ、表面のラフネスの改善に寄与することができる。 Further, prior to the deposition. Thus uniformly adsorbed on the surface of the wafer W Shidogasu in the adsorption step, in a distributed manner in the silicon film forming step, it is possible to prevent the film from adhering, the surface of the it can contribute to the improvement of roughness. また、膜形成工程でシリコン膜72を形成する際に、原料ガス中に不純物を含む添加ガスを僅かに加えるようにしたので、この不純物の作用によってシリコン膜72の結晶化を抑制してアモルファス状態を維持することができ、先の吸着工程において吸着した原料ガスのシード作用との相乗効果によって表面のラフネスの改善に一層寄与することができる。 Further, in forming the silicon film 72 in the film forming process. Thus slight addition of additive gas including impurities in the raw material gas, an amorphous state by suppressing the crystallization of the silicon film 72 by the action of the impurity the can be maintained, it is possible to further contribute to the improvement of the surface roughness of the synergistic effect of the seed effect of the adsorbed raw material gas in the previous adsorption step. また、上記吸着工程、膜形成工程及び酸化工程の各プロセス温度を例えば550℃などの同一温度に設定すれば、各工程毎にウエハWの昇降温の操作をする必要がなくなるので、その分、スループットを向上させることができる。 Moreover, the adsorption step, by setting the respective process temperatures of the film forming step and the oxidation step in the same temperature, eg 550 ° C., the need to eliminating the operation of heating and cooling of the wafer W in each step, correspondingly, it is possible to improve the throughput.

以上のように、本発明によれば、被処理体Wの表面に高密度で且つ高い応力のシリコン酸化膜を形成することが可能となり、この結果、例えば被処理体Wの表面に微細な凹凸パターンが存在した場合には、その凹凸パターンが変形することを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to form a silicon oxide film of high density and high stress on the surface of the workpiece W, as a result, for example, fine irregularities on the surface of the object W If the pattern is present, it is possible to suppress that the uneven pattern is deformed.

<本発明方法の評価> <Evaluation of the method of the present invention>
次に、本発明の成膜方法により、シリコン酸化膜を形成して評価を行ったので、その評価結果について説明する。 Next, the film deposition method of the present invention, since evaluated by forming a silicon oxide film, will be described results of the evaluation. ここでは先に説明したような成膜方法を用いてシリコン酸化膜を形成した。 Here, a silicon oxide film was formed using the deposition method described above. 評価に用いたガス種やプロセス条件は先に説明した通りである。 Gas species and process conditions used for the evaluation is as previously described. また半導体ウエハ上の凹凸の凹部2(図6参照)の幅L1は10〜30nm、凸部4の幅L2は10〜30nm、アスペクト比は1〜20程度である。 The width L1 of the uneven recesses on the semiconductor wafer 2 (see FIG. 6) is 10 to 30 nm, the width L2 of the convex portion 4 is 10 to 30 nm, the aspect ratio is about 1 to 20. また比較例として、図2及び図4において説明した成膜方法から吸着工程を省略して成膜した。 As also comparative examples was formed by omitting the adsorption step from the deposition method described in FIGS. 2 and 4. すなわち、ウエハ表面にシードガスを吸着させることなく直接的にシリコン膜を形成し、これを酸化してシリコン酸化膜を形成した。 That is, the Shidogasu the wafer surface to form a direct silicon film without adsorbed to form a silicon oxide film by oxidizing it. この結果を図5に示す。 The results are shown in FIG. 図5は本発明方法と比較例を用いて成膜した時の評価結果を模式的に示す図である。 Figure 5 is a diagram schematically showing the evaluation results when formed using a comparative example with the present invention a method.

図5(A)に示すように、比較例の場合には、ウエハの表面に形成されたシリコン酸化膜の表面には、微少な凹凸が発生しており、表面ラフネスが悪化している。 As shown in FIG. 5 (A), in the comparative example, on the surface of the silicon oxide film formed on the surface of the wafer, and fine irregularities are generated, the surface roughness is deteriorated. これに対して、本発明方法の場合には、図5(B)に示すようにシリコン酸化膜の表面は比較的平面状態になっており、表面ラフネスの悪化を防いで表面ラフネスが改善されている。 In contrast, in the case of the method of the invention, the surface of the silicon oxide film as shown in FIG. 5 (B) is relatively in a flat face state, the surface roughness is improved to prevent the deterioration of surface roughness there.

また、本発明の成膜方法を行う際に、アモルファスのシリコン膜の膜厚を10〜60nmまで種々変更した場合(プロセス温度:565℃)と、ALD法及びCVD法における成膜温度を種々変更してシリコン酸化膜を形成した場合(膜厚:30nm)について実験を行ったので、その時の膜ストレスの結果を説明する。 In performing the film forming method of the present invention, when having various thickness of amorphous silicon film to 10 to 60 nm (process temperature: 565 ° C.) and various changes and deposition temperature in the ALD method and CVD method the case of forming the silicon oxide film by (thickness: 30 nm) has performed experiments on, describing the results of the film stress at that time. 図7は上述のようにシリコン膜の膜厚を変えた時と成膜温度を変えた時の膜ストレスの結果を示すグラフである。 Figure 7 is a graph showing the results of the film stress when varying the film formation temperature when changing the film thickness of the silicon film as described above. 図7中において、左側が膜厚を種々変更した時の膜ストレスを示し、右側が成膜温度を種々変えた時の膜ストレスを示している。 In FIG. 7, illustrates the film stress when left was variously changed thickness, it shows a film stress when the right is variously changed film formation temperature. また図7中の右側にはHTO法(SiH とN Oの反応によるCVD酸化膜)によりシリコン酸化膜を形成した時の膜ストレスを参考として記載している。 Also on the right side in FIG. 7 describes the film stress upon forming the silicon oxide film by a HTO method (SiH 4 and N 2 O CVD oxide film by the reaction of) reference.

図7中の左側部分に示すように、アモルファスのシリコン膜を10nm、20nm、30nm、60nmのように変化させて成膜している。 As shown in the left portion in FIG. 7, 10 nm of amorphous silicon film, 20 nm, 30 nm, it is modified as 60nm is deposited. そして、この結果、全ての膜厚において膜ストレスは−210〜−190MPa程度の値を示しており、膜厚に関係無く高いストレス(応力)が加わって好ましいことが判る。 Then, as a result, the film stress in all the thickness indicates a value of about -210~-190MPa, high stress (stress) regardless of the film thickness is found to be preferable to join.

また、図7中の右側部分に示すように、成膜温度が300℃の場合には膜ストレスが−30MPa程度であるのに対して、550℃の場合には膜ストレスが−110MPa程度まで増加している。 Further, as shown in the right portion of FIG. 7, increased whereas when the deposition temperature is 300 ° C. The film stress is about -30MPa, to about -110MPa membrane stress in the case of 550 ° C. doing. 尚、成膜温度が780℃でHTO法で成膜した場合には膜ストレスが−150MPa程度に達している。 Incidentally, the film stress is reached at about -150MPa when the deposition temperature was deposited by HTO method at 780 ° C.. この結果、従来方法のALD法によるSiO 膜やHTO法によるSiO 膜に比べて本発明の成膜方法では高い膜ストレスが得られることが判った。 As a result, it was found that high membrane stress can be obtained in the film forming method of the present invention as compared to the SiO 2 film by SiO 2 film or HTO method by the ALD method in the conventional method.

ここで上記実施例にあっては、各工程を繰り返し行って薄膜を積層させるALD法による成膜を例にとって説明したが、これに限定されず、各工程を繰り返さずに1回のみ行って成膜するようにしてもよいのは勿論である。 There where the above embodiment has been described film formation by ALD method to stack repeatedly performed thin the steps as an example, not limited thereto, formed by performing only once without repeating the steps it is of course may be film.

尚、上記実施例において、吸着工程ではシードガスのシラン系ガスとしてトリスジメチルアミノシラン(TDMAS)を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、アミノシラン系ガス又はジシラン、トリシラン、テトラシラン等の高次シランを用いることができる。 In the above embodiment has been described taking the case of using tris (dimethylamino) silane (TDMAS) as the silane-based gas Shidogasu the adsorption step, not limited thereto, the aminosilane-based gas or disilane, trisilane, etc. tetrasilane it can be used higher silane. ここで上記アミノシラン系ガスとしては、TDMAS(トリジメチルアミノシラン)、BAS(ブチルアミノシラン)、BTBAS(ビスターシャリブチルアミノシラン)、DMAS(ジメチルアミノシラン)、BDMAS(ビスジメチルアミノシラン)、DEAS(ジエチルアミノシラン)、BDEAS(ビスジエチルアミノシラン)、DPAS(ジプロピルアミノシラン)、及びDIPAS(ジイソプロピルアミノシラン)よりなる群から選択される1以上の原料を用いることができる。 Here, as the above aminosilane-based gas, TDMAS (tri (dimethylamino) silane), BAS (butylamino silane), BTBAS (Bicester Chari butylamino silane), DMAS (dimethylamino silane), BDMAS (bis (dimethylamino) silane), DEAS (diethylamino silane), BDEAS (bis diethylamino silane), DPAS (dipropylamino silane), and DIPAS can be used one or more materials selected from the group consisting of (DIPAS).

また、先の膜形成工程では、原料ガスであるシリコン含有ガスとしてシラン系ガスの1つであるモノシランを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、先のトリスジメチルアミノシラン等の上述したようなアミノシラン系ガスやモノシランに加えて、ジシラン、トリシラン、テトラシラン等の高次シランやSiH Cl やSi Cl 等を用いることができる。 Further, in the above film forming step, a case of using a silicon-containing gas as monosilane which is one of the silane gas as a source gas has been described as an example, without being limited thereto, such as previous trisdimethylaminosilane in addition to the aminosilane-based gas and monosilane as described above, it can be used disilane, trisilane, a high-order silane and SiH 2 Cl 2 and Si 2 Cl 6 such as tetrasilane.

更には、上記膜形成工程では添加ガスとしては、酸化窒素系ガスの1つであるN Oガスを用いたが、これに限定されず、他の酸化窒素系ガス又は炭化水素系ガスを用いることができる。 Furthermore, in the above film forming process as the additive gas was used N 2 O gas which is one of the nitric oxide-containing gas is not limited to this, use of other nitrogen oxide-based gas or hydrocarbon gas be able to. ここで他の酸化窒素系ガスとしてはNOガスを用いることができる。 Examples of the other nitrogen oxide-based gas can be used NO gas. また炭化水素系ガスとしてはアセチレン、エチレン、メタン、エタン、プロパン、ブタン等を用いることができ、この場合、不純物は炭素(C)となる。 The acetylene as the hydrocarbon gas, ethylene, can be used methane, ethane, propane, butane, etc., in this case, impurities as a carbon (C).

また、先の酸化工程では、シリコン膜を酸化するためにH とO とより発生させた酸素ラジカル及び水酸基ラジカルを用いた場合を例にとって説明したが、前述したように、酸素プラズマを用いる方法やオゾンを用いる方法を採用してもよい。 Further, in the above oxidation process, the case of using the oxygen radicals and hydroxyl radicals was more generated H 2 and O 2 to oxidize the silicon film has been described as an example, as described above, an oxygen plasma a method of using the method and the ozone may be employed.

ここで上記酸素プラズマを用いる方法の場合には、例えば特開2006−287194号公報に開示されているような処理装置を用いて酸素を高周波電力でプラズマ化して活性種を生成するリモートプラズマ方式を採用することができる。 Here the case of the method of using the oxygen plasma, remote plasma method of generating an active species into a plasma by the high-frequency power of oxygen using the processing device, such as disclosed for example in JP 2006-287194 it can be adopted. この場合、例えば高周波の周波数は13.56MHzを用い、高周波電力は50〜500W(ワット)の範囲内である。 In this case, for example, the frequency of the high frequency with 13.56 MHz, high frequency power is in the range of 50~500W (watts). またプロセス圧力は0.1〜10Torrの範囲内、酸素の供給量は500〜10000sccmの範囲内である。 The process pressure in the range of 0.1 to 10 Torr, the amount of oxygen supplied is in the range of 500~10000Sccm.

またオゾンを用いる方法の場合には、酸素流量を1〜10slmにしてオゾン(O )濃度が50〜500g/Nm の範囲内、プロセス圧力が0.1〜10Torrの範囲内に設定する。 In the case of the method using ozone is to the oxygen flow rate to 1~10slm ozone (O 3) concentration in the range of 50 to 500 g / Nm 3, the process pressure in the range of 0.1 to 10 Torr.

また図1に示す成膜装置は、処理容器14が1つの筒体状の構造物で形成された単管式の成膜装置を例にとって説明したが、これに限定されず、内筒とこれを覆う外筒とよりなる二重管構造の処理容器を用いた成膜装置にも本発明を適用できるのは勿論である。 The film forming apparatus shown in FIG. 1, the processing chamber 14 has been described as an example a single-tube type film forming device formed by a single tubular body shaped structures, not limited thereto, the inner cylinder and which the it is of course the present invention can also be applied to the film forming apparatus using a process vessel become more double pipe structure and an outer cylinder covering.
更には、本発明は成膜装置としては、一度に複数枚の半導体ウエハを処理できる、いわゆるバッチ式の成膜装置に限定されず、半導体ウエハを1枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の処理装置にも適用することができる。 Furthermore, the present invention as the film forming device, capable of processing a plurality of semiconductor wafers at a time is not limited to the film forming apparatus of a so-called batch type, for processing semiconductor wafers one by one, the process of so-called single wafer it can be applied to a device.

また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やGaAs、SiC、GaNなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。 Furthermore, here has been described as an example a semiconductor wafer as an object to be processed, the semiconductor wafer silicon substrate or GaAs, SiC, also include a compound semiconductor substrate such as GaN, is not further limited to these substrates, the liquid crystal it is also possible to apply the present invention to a glass substrate or a ceramic substrate, or the like used for a display device.

12 成膜装置 14 処理容器 24 排気系 28 ウエハボート(保持手段) 12 film forming apparatus 14 processing chamber 24 exhaust system 28 wafer boat (holding means)
36 蓋部 48 加熱手段 52 ガス供給手段 54A〜54F ガスノズル 60 制御手段 70 吸着層 72 シリコン膜 74 シリコン酸化膜 W 半導体ウエハ(被処理体) 36 lid 48 heating means 52 gas supply means 54A~54F gas nozzles 60 control means 70 adsorbent layer 72 silicon film 74 a silicon oxide film W semiconductor wafer (workpiece)

Claims (6)

  1. 処理容器内で被処理体の表面にシリコン酸化膜を形成する成膜方法において、 A film forming method for forming a silicon oxide film on the surface of the object to be processed in the processing vessel,
    前記処理容器内へシラン系ガスとしてアミノシラン系ガス又は高次シランガスよりなるシードガスを供給して前記被処理体の表面に前記シードガスを吸着させることにより前記シードガスの吸着層を形成する吸着工程と、 An adsorption step of forming an adsorption layer of the Shidogasu by adsorbing the Shidogasu the surface of the supplied workpiece a Shidogasu consisting aminosilane-based gas or higher order silane gas as a silane-based gas into the processing chamber;
    前記処理容器内へ原料ガスであるシリコン含有ガスと不純物を含む添加ガスとを供給して前記不純物の添加されたシリコン膜を形成する膜形成工程と、 A film forming step of forming an added silicon film of the impurities by supplying an additive gas comprising a silicon-containing gas and impurities as a source gas into the processing chamber;
    前記シリコン膜を酸化してシリコン酸化膜に変換する酸化工程とを有し、 And a oxidation step of converting the silicon oxide film by oxidizing the silicon film,
    前記吸着工程と前記膜形成工程と前記酸化工程の各工程を、この順序で繰り返し行うようにすると共に前記各工程間に前記処理容器内の残留雰囲気を排出するパージ工程を行なうようにしたことを特徴とする成膜方法。 That each step of the adsorption process and the film forming step and the oxidation step was to perform a purge process of discharging the residual atmosphere in the processing chamber between each step as well as to perform repeatedly in this order film forming method according to claim.
  2. 前記シリコン膜は、アモルファス状態になされていることを特徴とする請求項1記載の成膜方法。 The silicon film deposition method of claim 1 Symbol mounting, characterized in that have been made in an amorphous state.
  3. 前記シリコン含有ガスは、シラン系ガスよりなることを特徴とする請求項1 又は2記載の成膜方法。 The silicon-containing gas, according to claim 1 or 2 Symbol mounting film forming method characterized by comprising silane-based gas.
  4. 前記添加ガスは、酸化窒素系ガス又は炭化水素系ガスよりなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の成膜方法。 The additive gas, film forming method according to any one of claims 1乃optimum 3, characterized in that consisting of nitric oxide-containing gas or hydrocarbon gas.
  5. 前記酸化工程は、少なくとも酸素の活性種を用いて行うようにしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の成膜方法。 The oxidation step, film forming method according to any one of claims 1乃optimum 4, characterized in that to perform using at least oxygen active species.
  6. 被処理体の表面にシリコン酸化膜を形成する成膜装置において、 A film forming apparatus for forming a silicon oxide film on the surface of the object,
    排気可能になされた処理容器と、 And evacuable in made the processing container,
    前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、 Holding means for holding the object to be processed in the processing chamber;
    前記処理容器内へガスを供給するガス供給手段と、 A gas supply means for supplying gas into the process container,
    前記被処理体を加熱する加熱手段と、 Heating means for heating the object to be processed,
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の成膜方法を実施するように装置全体を制御する制御手段と、 And control means for controlling the whole apparatus to perform the film forming method according to any one of claims 1乃Itaru 5,
    を備えたことを特徴とする成膜装置。 Film forming apparatus characterized by comprising a.
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